丘陵区膜下滴灌与水肥一体化共用的玉米效应分析

杨 彦，韩旭平，赵兴杰，尹艳莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

丘陵区膜下滴灌与水肥一体化共用的玉米效应分析

杨 彦，韩旭平，赵兴杰，尹艳莉

（太原市土壤肥料工作站，山西太原030027）

通过种植玉米试验，研究膜下滴灌与水肥一体化技术共用对玉米产量、水分利用率、肥料利用率及水分生产效益的影响。结果表明，膜下滴灌与水肥一体化有相互协同作用，能显著提高玉米的产量、水分利用率、肥料利用率及水分生产效益，尤其是在遭遇严重干旱天气时，相互促进作用更为明显；玉米产量、水分利用率和水分生产效益均在膜下滴灌与水肥一体化技术共用时达到最大值，分别为14 560.5 kg/hm2，35.55 kg/（mm·hm2），46.35元/（mm·hm2）；N，P，K利用率在膜下滴灌与水肥一体化技术共用时分别提高了53.04%，58.25%，44.79%。

膜下滴灌；水肥一体化；丘陵区；效应

阳曲县地处山西省中部，是北方典型的半干旱旱作农业区[1]，水资源总量仅为全国平均的0.3%，人均水资源仅为全国平均的17.6%，耕地平均水资源仅为全国平均的13.5%[2]。然而，我国灌溉水的利用率仅在47%左右，与发达国家80%的利用率相差甚远[3]。玉米氮肥、磷肥、钾肥利用率分别为32%，25%，43%[4]，明显低于发达国家50%～60%的水平[5]，所以，提高水肥利用率则显得尤为重要。

本试验采用将膜下滴灌与水肥一体化技术共用的方法，通过种植玉米试验，研究膜下滴灌与水肥一体化技术共用对玉米产量、水分利用率、肥料利用率及水分生产效益的影响，旨在为使用膜下滴灌与水肥一体化技术共用提供科学依据，为节本增收提供技术保障。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2013—2015年的4—9月进行。试验区位于阳曲县李家沟，该地区为丘陵地区，地面完整、坡度较缓，地形坡度为10°～25°，田面坡度5°～10°，年均气温8.9℃，年有效积温3 200℃，无霜期150 d，年均降水量463 mm，年内分布不均。年蒸发量为1 950 mm，平均干燥度3.8左右。土壤含水量为12%，土壤容重1.32 g/cm3。冬春干旱少雨，伏旱、秋旱时有发生，十年九旱。项目区土壤类型为褐土，土壤质地为中壤、沙壤，耕层厚度15～20 cm，肥力中下等。项目区土壤理化性状如表1所示。

2015年阳曲县遭遇了严重干旱天气，4—10月降雨量为318.7 mm，远低于往年降雨量。

表1 项目区土壤理化性状

1.2 试验材料

供试玉米品种为先玉335。

供试肥料为磷酸二氢钾（P2O5含量52%，K2O含量34%）、尿素（N含量46%）。

1.3 试验方法

试验实施方法为膜下滴灌全年灌水3次，灌溉量为2.33 m3/hm2，大水漫灌全年灌水3次，灌溉量为7.7 m3/hm2。试验共设3个处理，分别为：Z0.采用常规施肥方法即铺设地膜、大水漫灌，一次性施用底肥（尿素100%，磷酸二氢钾100%），不进行追肥；Z1.采用铺设地膜，在地膜下方铺设滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在大喇叭口期使用滴灌管道追肥（尿素60%，磷酸二氢钾100%）；Z2.采用铺设地膜，在地膜下方铺设滴灌管道，施用底肥（尿素40%），在拔节期追施1次肥（剩余尿素的40%，磷酸二氢钾40%），大喇叭口期使用滴灌管道追施第2次肥（剩余尿素的60%，磷酸二氢钾60%）。每个处理3个重复，共设9个小区，每小区0.067 hm2，每个小区种植100行，每行50株，行距55 cm，株距24 cm。

试验区玉米种植时间为2013年4月23日，2014年4月22日，2015年4月22日。Z0处理在玉米种植前一次性施入尿素733.65 kg/hm2、磷酸二氢钾340.5 kg/hm2作为底肥，后期不做追肥；Z1处理在玉米种植前一次性施入尿素293.4 kg/hm2，在大喇叭口期随水追施尿素440.25 kg/hm2、磷酸二氢钾340.5 kg/hm2；Z2处理在玉米种植前一次性施入尿素 293.4 kg/hm2，磷酸二氢钾 136.2 kg/hm2，在播种后铺设滴灌管道同时覆盖白色地膜，在拔节期随水追施尿素176.1 kg/hm2、磷酸二氢钾136.2 kg/hm2，在大喇叭口期随水追施尿素264.15 kg/hm2、磷酸二氢钾 204.3 kg/hm2。2013，2014，2015 年的收获时间均为9月20日。

1.4 测定项目及方法

玉米产量、百粒质量在收获风干后进行脱粒测产，折成标准水分（14%）。

土壤耗水量（EF，mm）＝播种时土壤0～20 cm储水量－收获期土壤0～20cm储水量－玉米全生育期降水量；水分生产效益（元/（mm·hm2））＝（单位面积收入－单位面积成本）/（降水量＋灌溉量＋储水量）；水分利用效率（WUE，kg/（mm·hm2））[6-7]＝单位面积产量/全生育期耗水量；肥料利用率（RFN（PK），%）[8]＝（U1－U0）/F。其中，U1，U0分别表示施肥区与空白区单位面积作物吸氮（磷、钾）量；F表示氮（磷、钾）肥投入量。

2 结果与分析

2.1 膜下滴灌与水肥一体化技术共用对玉米产量的影响

由表 2 可知，2013，2014，2015 年的玉米产量整体上呈上升趋势，在Z2处理下玉米产量均达到最大值，分别为 11 880.0，13 270.5，14 560.5 kg/hm2。2013年，Z2处理比 Z0处理玉米产量提高了21.27%；2014年，Z2处理比Z0处理的玉米产量提高了37.07%；2015年，Z2处理比Z0处理的玉米产量提高了57.02%，比Z1处理提高了36.17%。2015年的玉米产量提高幅度最大，玉米产量最高。这是因为玉米产量与土壤水分和养分呈正相关[9-10]。

表2 膜下滴灌与水肥一体化技术共用对玉米产量的影响

由表2可知，2013，2014年玉米的百粒质量变化趋势相同，均呈上升趋势。2015年玉米的百粒质量呈先降低再上升的趋势，这可能与本年度天气极端干旱有关[11]。玉米的穗粒数整体呈上升趋势，在2015年，玉米穗粒数变化最为明显，在Z0，Z1处理下，玉米穗粒数与前2 a相比有所下降，而在Z2处理下，穗粒数不仅没有下降，反而大幅度提高。株高在3个年份均为小幅上升，在2015年的Z0，Z1处理下，株高与前2 a相比较有所下降，而在Z2处理下，株高大幅增高，达到327 cm。

2.2 膜下滴灌与水肥一体化技术共用对玉米水分利用率、肥料利用率及水分生产效益的影响

从表3可以看出，在2015年，Z2处理下N，P，K的利用率分别达到37.8%，30.7%，45.9%，与Z0处理相比，分别提高了53.04%，58.25%，44.79%。在2013年时，N，P，K的利用率Z2处理比Z0处理分别提高了16.26%，41.58%，32.38%。2014年时，Z2处理与Z0处理相比，N，P，K的利用率分别提高了33.33%，35.35%，13.33%。2015年的肥料利用率的变化率远大于2013，2014年，其中，P的利用率最高。这可能与土壤墒情有关。土壤墒情适宜，有利于玉米对肥料的吸收利用[12]。玉米的肥料利用率在2013，2014，2015年均呈上升趋势，上升幅度较为平缓，在2015年提高幅度明显变大。2013年玉米的水分利用率，Z2处理比Z0处理提高了9.15 kg/（mm·hm2）。2014，2015年的玉米水分利用率都是Z2处理最高，分别为25.05，35.55 kg/（mm·hm2），比Z0处理分别提高12.60，21.45 kg/（mm·hm2）。水分生产效益随着水分利用率的升高而升高。

表3 膜下滴灌与水肥一体化共用对玉米水分利用率、肥料利用率及水分生产效益的影响

3 结论

本研究结果表明，Z1，Z2处理与对照Z0相比，玉米产量、百粒质量和穗粒数均有所提高，Z2处理对玉米产量的影响最大。在2015年遭遇了大范围长时间的干旱天气，Z2处理使玉米的产量不仅没有减少反而大幅增加，而且与对照Z0相比，增加了5 287.5 kg/hm2。

在2015年干旱天气影响下，对照Z0的N，P，K的利用率与往年相比，出现了降低的情况，然而在Z2处理下，肥料的利用率表现为大幅提高。水分利用率均是在Z2处理水平下大幅提升，与Z0处理相比，增加了21.45 kg/（mm·hm2）。水分生产效益与水分利用率呈正相关。

本试验表明，膜下滴灌与水肥一体化技术共用能显著提高玉米产量、肥料利用率、水分利用率与水分生产效益。这是因为植物对养分的吸收、运转和利用都依赖于土壤水分，土壤的水分状况在很大程度上决定着肥料的合理用量[13-15]。施肥能补偿干旱条件下植物生长受抑的不良效应和改善植物的生理功能，提高水分利用率[16-18]。施用的水肥以水滴的形式渗入土壤，延长了灌溉时间，覆盖地膜后可以减少水分的蒸发，有利于保持土壤结构及提高土壤孔隙度，为作物的吸收提供了充裕的时间。所以，膜下滴灌与水肥一体化表现出相互协同作用。分2次追肥比一次追肥更能体现出膜下滴灌与水肥一体化技术共用的优越性。

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Analysis of Maize Effects of Drip Irrigation with Mulch and Integrated Use of Water and Fertilizer in Hilly Area

YANG Yan，HAN Xuping，ZHAO Xingjie，YIN Yanli
（Taiyuan Soil Fertilizer Workstation，Taiyuan 030027，China）

In this paper,through the experiment of growing maize,the effects of drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration on yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize were studied.The results showed that drip irrigation under mulch and water and fertilizer integration had a synergistic effect of membrane,could significantly improve the yield,water use efficiency,fertilizer use efficiency and water production efficiency of maize,especially in the event of severe dry weather,the interaction was more obvious.The yield,water use efficiency and water production efficiency of maize reached the maximum value under the mulch drip irrigation and water and fertilizer integration technology,which were 14 560.5 kg/hm2,35.55 kg/（mm·hm2）,46.35 yuan/（mm·hm2）,respectively.The utilization rate of N,P and K increased by 53.04%,58.25%and 44.79%,respectively,when mulch drip irrigation combined with water and fertilizer integration technology.

drip irrigation under mulch;integration of water and fertilizer;hilly area;effect

S275.6

A

1002-2481（2017）10-1620-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.11

2017-04-20

杨 彦（1983-），女，河南清丰人，农艺师，主要从事农业技术推广工作。